我国参与人类基因组计划的始末.doc

中国参与人类基因组计划的始末1、人类基因组计划是什么人类基因组计划HGP(Human Genome Projects)，1985年美国科学家率先提出，1990年正式启动。美、英、法、德、日和中国科学家共同参与，总价值达30亿美元，它旨在为30多亿个碱基对构成的人类基因组（基因组是一个物种中所有基因的整体组成，人类的基因组约含4万到10万个基因，由约30亿个碱基对组成，分布在细胞核的23对染色体中。）精确全基因组测序，从整体水平研究基因的位置、基因的结构与功能和基因互作。全基因组测序（Whole Genome Sequencing），简称WGS。“全（whole）”指的就是把物种细胞里面完整的基因组序列从第1个DNA开始一直到最后一个DNA，完完整整地检测出来，并排列好，因此这个技术几乎能够鉴定出基因组上任何类型的突变。对于人类来说，全基因组测序的价值是极大的，它包含了所有基因和生命特征之间的内在关联性，技术含量极高。2、发起过程l 1984年末，犹他州受美国能源部的委托，主持召开会议，讨论DNA重组技术的发展及测定人类整个基因组的DNA序列的意义。l 1985年中，美国加州举行会议，美国科学家于美国能源部的一次会议中提出HGP草案。 l 1986年中，美国新墨西哥州讨论草案的可行性。与此同时，诺贝尔奖获得者Renato Dulbecco在Science杂志上发表文章提出“研究人类基因组DNA长达三亿多的碱基对序列,发现所有人类基因并阐明其在染色体上的位置,以便于在整体上破译人类遗传信息”。l 1987年初，美国能源部与国家医学研究院（NIH）拨款550万美元，年末拨款总额近1.66亿美元。同时，美国开始筹建人类基因组计划实验室。l 1989年美国成立“国家人类基因组研究中心”。l 1990年，历经5年辩论之后，美国国会批准HGP于10月1日正式启动，拟在15年内至少投入30亿美元，这项计划被誉为生命科学界的“登月计划”，英法德日相继参与。l 1993年，美国人类基因组研究中心(CHGR)提出更具体清晰的人类基因组计划内容:“人类基因组作图及序列分析；基因的鉴定；基因组研究技术的建立、创新与改进；模式生物(主要包括大肠杆菌、酵母、果蝇、线虫、小鼠、水稻、拟南芥等)基因组的作图和测序；信息系统的建立,信息的储存、处理及相应的软件开发；与人类基因组相关的伦理学、法学和社会影响与结果的研究；研究人员的培训；技术转让及产业开发；研究计划的外延等几方面”这些内容构成了20世纪到21世纪最大的系统工程。中国于1999年9月参与，承担其中1%的任务，即人类3号染色体短臂上约3000万个碱基对的测序任务。中国因此成为参加这项研究计划中唯一的发展中国家。3、主要任务遗传图谱物理图谱（基因在染色体上的线性排列顺序）；基因转录图谱（编码序列及其相关序列表达模式和调控的研究）；序列图谱（DNA序列分析技术，有片段分析、碱基分析和翻译分析）。4、重要意义遗传病基因研究出现重大突破；后续出现基因伦理问题，公民更注重于保护个人及家族基因隐私，防止基因歧视；还有基因专利问题，由于人类基因组序列是全人类的共同遗产，所以这些序列数据是自由共享的不可垄断的，而新发现的基因序列应用到生产实践领域也可以申请相应的专利；随着实验数据和可利用信息的不断增加，生物信息学得以发展。在研究模式生物，分子实验机制等实验水准有重大意义；在医学疾病研究、制药行业、生物进化和生物信息等应用生产等方面也有重大意义，在此不再赘述。5、结果与发展1999年12月1日，首次完成人体染色体基因完整序列的测定。2000年6月26日,六国科学家公布人类基因组工作框架图。2001年2月12日，人类基因组图谱及初步分析结果首次公布。2003年4月15日,美、英、德、日、法、中6个国家共同宣布人类基因组序列草图完成，其中可以应用的克隆序列能忠实地代表常染色体的基因组结构，序列错误率低于万分之一，比预计提前2年。科学家不止一次宣布人类基因组计划完工，但推出的均不是全本，2006年5月18日英国自然杂志上发表了人类最后一个染色体1号染色体的基因测序，它包含的基因数量最多，共有超过2.23亿个碱基对，破译难度最大。由150名英国和美国科学家组成的团队历时10年，才完成了1号染色体的测序。至此，解读人体基因密码的“生命之书”宣告完成。随后，后基因组时代开始。主要是对功能基因及其相关模式生物的研究，包括模式生物（包括小鼠、果蝇、线虫、斑马鱼、酵母等）的基因组计划；人类元基因组计划（对人体内所用共生菌群的基因组进行序列测定，并研究与人体发育和健康相关基因的功能）；国际人类基因组单体型图计划（构建人类DNA序列中多态位点的常见模式，我国参与了10%的测序工作）；人类基因组多样性研究计划（对不同人种、民族、人群的基因组进行研究和比较）等等而基因与基因间的细微差异已经足以成为能识别群体特异性生物灭绝武器，比如，白种人（高加索人）的基因有的天然存在对艾滋病病毒免疫功能，但在黄种人中还没有发现或极为少见。所以在后基因组时代，对已完成基因组测序的物种之间进行整体的比较、分析。在整个基因组的规模上了解基因组和蛋白质组的功能意义，结合生物信息学会有更大的发展前景和意义。6、人类基因组计划中国部分（1%计划）(1)、中国国情中国的基因组研究工作起步晚、基础差、底子薄并且资金少，与国际上的HGP发展的惊人速度相比，中间的差距大。（2）、参与过程l 1994年，中国HGP在吴旻、强伯勤、陈竺和杨焕明的倡导下，国家自然科学基金会和“863”高科技计划先后启动了“中华民族基因组中若干位点基因结构的研究”和“重大疾病相关基因的定位、克隆、结构和功能研究”。l 1998年，在中国国家科技部的领导下，上海成立了南方基因中心。l 1998年，中国组建了中科院遗传所。l 1999年，北京成立了北方人类基因组中心。l 1999年6月26日，北方人类基因组中心向美国国立卫生研究院(NIH)的国际人类基因组计划（HGP）递交加入申请。HGP在网上公布中国注册加入国际测序组织，得到完成人类3号染色体短臂上一个约三千万个碱基对的测序任务，该区域约占人类整个基因组的1，标志着我国成为继美、英、日、德、法后第六个加入该组织的国家。l 1999年7月14日，为承担1%计划，在顺义区政府的支持下，北京华大基因研究中心（华大基因）注册成立。l 1999年9月1日，国际公共领域测序计划接纳中国，杨焕明教授领回任务。l 1999年9月9日，华大基因于上午9时9分9秒在北京空港工业区B区6号楼3层开启了“1%计划”的准备工作。9月9日亦定为华大基因的庆典日。l 1999年10月1日，在国庆五十周年阅兵仪式开始的同时，1%计划的测序仪全面启动。l 1999年11月10日，1%计划被列入国家项目，并确定由华大基因牵头，国家基因组南方中心、北方中心共同参与。l 1999年11月12日，科技部中国生物工程开发中心、中科院生命科学和生物技术局、“863”计划生物领域专家委员会召开“参加国际人类基因组计划并完成1%基因组测序工作”专家讨论会，决定“863”计划出资3000万元，中科院出资1000万元。l 1999年11月29日，科技部下达对国家人类基因组北、南方研究中心和中国科学院遗传所拨款通知，中科院同时下达专项经费。l 2000年4月，中国科学家宣布：在各方共同努力下，1的测序任务宣告基本完成，其中50达到了完成图的标准，中国科学家在世界上率先拿到了“工作框架图”。l 2000年6月26日，全部人类基因组的“工作草图”绘制完毕，提前一年向全世界公布。（3）、参与意义中国承担的工作区域（位于人类3号染色体短臂上），又被称为“北京区域”。由于这一区域约占人类基因组的1，因此中国的HGP简称为“1项目”。中国科学家对“北京区域”的这一部分进行了详细分析，共测定了384亿个碱基，相当于将所负责区域重复测定12次以上，为按时完成任务，中国科学家付出了艰辛的努力。大规模测序正式开始于北京空港工业区的一座大楼里，100多人分为两班，通宵达旦，停人不停机，每天必须完成20万个碱基的测序工作。从工作量上看，1的数量并不算大，但却意义深远。它代表着中国科学家在这个划时代的里程碑上，已经刻上了中国人的名字，1任务的完成对中国后续的其他基因组测序有很大的帮助，比如后来的水稻基因组测序。人类基因组计划中还包括若干个模式生物体基因组计划，中国重点支持的水稻基因组研究计划亦可划入这一范畴。模式生物体一直就是生命科学领域研究的基本模型，它们与人类相比基因组结构简单、单位DNA长度上基因密度高，易于基因的识别。各模式生物体之间的比较性研究将有助于人类基因的结构与功能的阐明。对于在整体水平研究基因的功能，模式生物体地位重要。1999年9月，中国的积极加入成为参与HGP唯一的发展中国家。作为唯一的发展中国家，中国的参与使人类基因组计划真正成为一项国际合作计划，通过参与这一国际合作，中国建立了自己的基因组大规模测序的全套技术及科学技术队伍，为今后生物资源基因组研究奠定了基础。中国虽然参与时间最晚，但基因组测序能力在当年的六个国家中可以名列第四。这向全世界证明：只要目标集中，措施有力，中国科学家有能力参与国际重大科技合作研究，跻身于国际生命科学前沿，并作出重要贡献。（4）、前期铺垫和后续发展中国1994年启动基因测序，现已完成南北方两个汉族人群和西南、东北地区12个少数民族共733个永生细胞系的建立，这给中华民族的基因研究提供了宝贵的资源，并在多民族基因组多样性的研究中取得了成就，在致病基因研究中也有所发现。定名为中华民族基因组结构和功能研究的HGP是“九五”国家最大的资助研究项目之一（700万元），为中国在21世纪国际HGP科学的新一轮竞争中占据了优势。中国人类基因组学主要研究的是中华民族的人群，主要是源于6个不同的语系（汉藏、苗瑶、侗傣、阿尔泰、南亚、南岛）的56个民族（汉族和55 个正式确定的少数民族），其中汉族占93.6%，少数民族大多数居住于边疆地区。中国人群的遗传学关系主要成果：证实中国人群可分为南、北两大组，两者之间有明显的基因融汇；提出了东亚现代智人可能起源于东南亚、而且与其他各大洲一样都起源于十至二十万年前“走出非洲”的群体的观点。为了缩小差距，中国生命科学界开始觉醒并提出如下几点：一、尽快收集和利用中国宝贵的多民族基因组资源和遗传病家系材料，并阻止这些资源盲目流向国外。二、集中人力、物力和财力，建立互相配套的、集分子遗传学、自动化技术和信息技术为一体的中心，有效地开展基因测学工作。三、根据国情和工作基础，直接进行基因组研究中最为关键的部分基因测序识别。同时，由于基因组DNA测序是一项劳动和技能密集性工作，要引进技术，培训一支高水平的技术队伍，完全有可能将人类基因组测序的一部分工作吸引到中国。四、充分利用国际基因数据库信息，建立生物信息技术，推进中国基因组研究工作，并在基因组转录顺序的认识及基因功能推测方面多做工作。五、多渠道筹措资金，在维护知识产权的前提下开展国际间合作。在承担HGP1%任务和国际人类单体型图谱10%任务之后，中国又开启了“炎黄一号”计划，这是全球第一例中国人标准基因组序列图谱，也是全球20亿黄种人的第一个个人基因序列图。该项目完成于2007年10月11日，是中国科学家用新一代测序技术独立完成的100%中国人基因组图谱。7、总结人类基因组计划是与曼哈顿原子计划、阿波罗登月计划并称得人类科学史上的重大工程。以上这些内容只是本人对于中国参与HGP进程的一个大致描述，鄙人才疏学浅，对于其中的具体内容未求甚解，仅是百度查阅几篇文章之后便草草总结出这些，我的工作肯定还有不足之处，还望老师见谅，但是我通过这些资料的整理，觉得开创这番事业的科学工作者们真是了不起，体会到过去二十年的科学探索历程实属不易，更感生物科学任重道远。（98年我才刚出生）特别引人关注的是继美、英、德、日、法之后，中国是参与最